Aplicațiile efectului fotoelectric extern

Efectul fotoelectric extern este fenomenul de emitere de electroni de catre un metal aflat sub actiunea unei radiatii electromagnetice

Importanta acestui fenomen in dezvoltarea domeniului fizicii consta in a sprijini dualitatea unda-corpuscul a radiatiei electromagnetice.

Explicatia matematica a fenomenului a fost data de Albert Einstein, pe baza unor ipoteze cuantice formulate de Max Planck

Legile efectului fotoelectric:

-Intensitatea fotocurentului de saturatie este direct proportionala cu fluxul radiatiei incidente, atunci cand frecventa este constanta.

-Energia cinetica maxima a fotoelectronilor este proportionala ca frecventa radiatiei incidente si nu depinde de fluxul acesteia.

-Efectul fotoelectric se produce numai daca frecventa radiatiei incidente este mai mare decat o valoare minima numita frecventa de prag - 0 , care difera de la un metal la altul.

-Efectul fotoelectric se produce instantaneu.

Lumina este un fascicul de fotoni. Caracteristicile fotonului sunt:

Sarcina q= 0

Viteza in vid c= 3*108 m/s

Energia - = h- = mc2

Masa de miscare m= h- / c2

Masa de repaus m0= 0

Impulsul p= h/-

Formula lui Einstein pentru efectul fotoelectric este h- = L+ mv2/2,

unde L este lucrul mecanic necesar pentru ca electronul sa invinga fortele care il leaga de materialul catodului.

Aplicatii ale efectului fotoelectric

Efectul fotoelectric, pe langa faptul ca a jucat un rol important in confirmarea teoriei corpusculare a luminii, are si numeroase aplicatii practice.

Alarmele antifurt si sistemele automate de deschidere a usilor utilizeaza adesea circuite cu celula fotoelectrica.Cand o persoana intrerupe fasciculul luminos, anularea brusca a curentului activeaza un comutator care comanda o sonerie sau o usa.Uneori sunt folosite radiatii UV sau IR la alarme, pentru ca sunt invizibile.

Multe detectoare de fum folosesc celule fotoelectrice pentru a detecta cantitati infime de fum, care intrerup fluxul luminos si astfel produc scaderea curentului electric.

Sonorul unui film ("coloana sonora") poate fi inregistrat intr-o banda ingusta cu innegrire variabila pe o margine laterala a peliculei. Lumina care traverseaza pelicula este astfel "modulata", iar semnalul de iesire al unui detector cu celula fotoelectrica urmareste fidel frecventele din coloana sonora.

Celula fotoelectrica

Celula fotoelectrica este alcatuita dintr-un tub de sticla vidat sau continand un gaz inert la presiune redusa care are in interior doi electrozi : catodul ( C ) format dintr-un strat subtire de metal (Cs, Na, K) depus pe o portiune din peretele tubului si anodul (A). format dintr-o retea de inel sau bobita metalica.

Sub actiunea radiatiilor electromagnetice (vizibile) fotocatodul emite electroni care sunt dirijati spre anod datorita campului electric produs de tensiunea dintre C si A si sunt captati de catre acesta stabilindu-se un curent electric, indicat de galvanometru ,,G". Deci celula fotoelectrica transforma un semnal luminos intr-un semnal electric.

Celulele fotoelectrice cu vid sunt mai putin sensibile (curentul fotoelectric se stabileste la valori mai mari ale fluxului radiatiilor electromagnetic